Professor Tiffany Shaw, professor, Department of Geosciences, University of Chicago
Den sørlige halvkule er et veldig turbulent sted. Vind på forskjellige breddegrader er blitt beskrevet som "brølende førti grader", "rasende femti grader" og "skrikende seksti grader". Bølger når hele 24 meter).
Som vi alle vet, kan ingenting på den nordlige halvkule matche de alvorlige stormene, vinden og bølgene på den sørlige halvkule. Hvorfor?
I en ny studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences, avdekker kollegene mine og jeg hvorfor stormer er mer vanlig på den sørlige halvkule enn i det nordlige.
Ved å kombinere flere bevislinjer fra observasjoner, teori og klimamodeller, peker resultatene våre på den grunnleggende rollen til globale oseaniske "transportbånd" og store fjell på den nordlige halvkule.
Vi viser også at over tid ble stormer på den sørlige halvkule mer intense, mens de på den nordlige halvkule ikke gjorde det. Dette stemmer overens med klimamodellering av global oppvarming.
Disse endringene betyr noe fordi vi vet at sterkere stormer kan føre til mer alvorlige effekter som ekstrem vind, temperaturer og nedbør.
I lang tid var de fleste observasjoner av været på jorden laget av land. Dette ga forskere et klart bilde av stormen på den nordlige halvkule. På den sørlige halvkule, som dekker omtrent 20 prosent av landet, fikk vi imidlertid ikke et klart bilde av stormer før satellittobservasjoner ble tilgjengelige på slutten av 1970 -tallet.
Fra flere tiår med observasjon siden begynnelsen av satellitttiden, vet vi at stormer på den sørlige halvkule er omtrent 24 prosent sterkere enn de på den nordlige halvkule.
Dette er vist på kartet nedenfor, som viser den observerte gjennomsnittlige årlige stormintensiteten for den sørlige halvkule (øverst), den nordlige halvkule (sentrum) og forskjellen mellom dem (nederst) fra 1980 til 2018. (Merk at sørpolen er på toppen av sammenligningen mellom første og siste karter.)
Kartet viser den vedvarende høye intensiteten av stormer i Sørishavet på den sørlige halvkule og deres konsentrasjon på Stillehavet og Atlanterhavet (skyggelagt i oransje) på den nordlige halvkule. Forskjellkartet viser at stormer er sterkere på den sørlige halvkule enn på den nordlige halvkule (oransje skyggelegging) på de fleste breddegrader.
Selv om det er mange forskjellige teorier, tilbyr ingen en definitiv forklaring på forskjellen i stormer mellom de to halvkule.
Å finne ut årsakene ser ut til å være en vanskelig oppgave. Hvordan forstå et så komplekst system som spenner over tusenvis av kilometer som atmosfæren? Vi kan ikke sette jorden i en krukke og studere den. Dette er imidlertid nettopp hva forskere som studerer fysikken i klimaet gjør. Vi bruker fysikkens lover og bruker dem til å forstå jordens atmosfære og klima.
Det mest kjente eksemplet på denne tilnærmingen er det banebrytende arbeidet til Dr. Shuro Manabe, som mottok Nobelprisen i 2021 i fysikk "for sin pålitelige spådom om global oppvarming." Forutsigelsene er basert på fysiske modeller av jordens klima, alt fra de enkleste endimensjonale temperaturmodellene til fullverdige tredimensjonale modeller. Den studerer klimaets respons på økende nivåer av karbondioksid i atmosfæren gjennom modeller av varierende fysisk kompleksitet og overvåker nye signaler fra underliggende fysiske fenomener.
For å forstå flere stormer på den sørlige halvkule, har vi samlet flere bevislinjer, inkludert data fra fysikkbaserte klimamodeller. I det første trinnet studerer vi observasjoner med tanke på hvordan energi distribueres over jorden.
Siden jorden er en sfære, får overflaten solstråling ujevnt fra solen. Det meste av energien mottas og absorberes ved ekvator, der solstrålene treffer overflaten mer direkte. I kontrast får polakker som lys treffer i bratte vinkler mindre energi.
Tiår med forskning har vist at styrken til en storm kommer fra denne forskjellen i energi. I hovedsak konverterer de den "statiske" energien som er lagret i denne forskjellen til "kinetisk" bevegelsesenergi. Denne overgangen skjer gjennom en prosess kjent som "baroklinisk ustabilitet".
Denne utsikten antyder at sollys i hendelsen ikke kan forklare det større antallet stormer på den sørlige halvkule, siden begge halvkule får samme mengde sollys. I stedet antyder vår observasjonsanalyse at forskjellen i stormintensitet mellom Sør og Nord kan skyldes to forskjellige faktorer.
Først transport av havenergi, ofte referert til som "transportbåndet." Vann synker nær nordpolen, renner langs havbunnen, stiger rundt Antarktis og renner tilbake nordover langs ekvator og bærer energi med seg. Sluttresultatet er overføring av energi fra Antarktis til Nordpolen. Dette skaper en større energikontrast mellom ekvator og polene på den sørlige halvkule enn på den nordlige halvkule, noe som resulterer i mer alvorlige stormer på den sørlige halvkule.
Den andre faktoren er de store fjellene på den nordlige halvkule, som, som Manabes tidligere arbeid antydet, demper stormer. Luftstrømmer over store fjellkjeder skaper faste høydepunkter og lave som reduserer mengden energi som er tilgjengelig for stormer.
Imidlertid kan analyse av observerte data alene ikke bekrefte disse årsakene, fordi for mange faktorer opererer og samhandler samtidig. Vi kan heller ikke utelukke individuelle årsaker til å teste deres betydning.
For å gjøre dette, må vi bruke klimamodeller for å studere hvordan stormer endres når forskjellige faktorer fjernes.
Da vi glattet ut jordens fjell i simuleringen, ble forskjellen i stormintensitet mellom halvkulene halvert. Da vi fjernet havets transportbånd, var den andre halvparten av stormforskjellen borte. For første gang avdekker vi således en konkret forklaring på stormer på den sørlige halvkule.
Siden stormer er assosiert med alvorlige sosiale påvirkninger som ekstrem vind, temperaturer og nedbør, er det viktige spørsmålet vi må svare på om fremtidige stormer vil være sterkere eller svakere.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og papirer fra Carbon Brief via e -post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og papirer fra Carbon Brief via e -post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Et sentralt verktøy for å forberede samfunn for å takle effekten av klimaendringer er tilbudet av prognoser basert på klimamodeller. En ny studie antyder at gjennomsnittlige stormer i den sørlige halvkule vil bli mer intense mot slutten av århundret.
Tvert imot, endringer i den gjennomsnittlige årlige intensiteten av stormer på den nordlige halvkule er spådd å være moderat. Dette skyldes delvis konkurrerende sesongmessige effekter mellom oppvarming i tropene, noe som gjør stormer sterkere og rask oppvarming i Arktis, noe som gjør dem svakere.
Klimaet her og nå endrer seg imidlertid. Når vi ser på endringer de siste tiårene, finner vi at gjennomsnittlige stormer har blitt mer intense i løpet av året på den sørlige halvkule, mens endringer på den nordlige halvkule har vært ubetydelige, i samsvar med klimamodellforutsigelser i samme periode.
Selv om modellene undervurderer signalet, indikerer de endringer som oppstår av de samme fysiske årsakene. Det vil si at endringer i havet øker stormene fordi varmere vann beveger seg mot ekvator og kaldere vann bringes til overflaten rundt Antarktis for å erstatte det, noe som resulterer i en sterkere kontrast mellom ekvator og polakker.
På den nordlige halvkule blir havforandringer oppveid av tap av havis og snø, noe som får arktisk til å absorbere mer sollys og svekke kontrasten mellom ekvator og polakker.
Innsatsen for å få riktig svar er høyt. Det vil være viktig for fremtidig arbeid å avgjøre hvorfor modellene undervurderer det observerte signalet, men det vil være like viktig å få riktig svar av de rette fysiske grunnene.
Xiao, T. et al. (2022) Storms på den sørlige halvkule på grunn av landformer og havsirkulasjon, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og papirer fra Carbon Brief via e -post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og papirer fra Carbon Brief via e -post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Publisert under CC -lisens. Du kan reprodusere det ikke-tilpassede materialet i sin helhet for ikke-kommersiell bruk med en lenke til karbonbriefen og en lenke til artikkelen. Kontakt oss for kommersiell bruk.